Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛА ИЗ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано в устройствах сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, в частности в устройствах интервального регулирования движения поездов на перегонах и станциях.

Известно устройство для приема сигнала из рельсовой цепи, содержащее последовательно соединенные блок выделения амплитудно-модулированного (AM) сигнала, амплитудный детектор, интегратор, пороговый элемент и усилитель, к выходу которого подключено путевое реле («Системы управления движением поездов на перегонах», часть 2, «Принципы, методы и способы реализации систем управления» под ред. В.М.Лисенкова. - М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2009, с.192). Это устройство обладает недостатком, заключающимся в возможности получения ложной информации о свободности фактически занятой рельсовой цепи, если напряжение на выходе генератора будет выше расчетного значения вследствие ошибочной регулировки.

Известное устройство для приема сигнала из рельсовой цепи, принятое в качестве прототипа, содержит последовательно соединенные первый полосовой фильтр, амплитудный детектор, второй полосовой фильтр и первый пороговый элемент, а также усилитель, к выходу которого подключено путевое реле, вход первого полосового фильтра является входом устройства, второй пороговый элемент включен между выходом второго полосового фильтра и инверсным входом элемента запрета, прямой вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, вход усилителя подключен к выходу элемента запрета, при этом порог срабатывания первого порогового элемента равен минимальному расчетному значению амплитуды сигнала на выходе второго полосового фильтра, а порог срабатывания второго порогового элемента равен максимальному расчетному значению амплитуды сигнала на выходе второго полосового фильтра (RU 2270122, B61L 23/16, 23.03.05).

В прототипе за счет применения в блоке нелинейной обработки сигнала элемента запрета и второго порогового элемента исключена возможность получения ложной информации о свободности фактически занятой рельсовой цепи вследствие ошибочной регулировки. Однако при большом уровне узкополосных помех в рабочей полосе частот устройства возможно получение ложной информации о занятости фактически свободной рельсовой цепи.

Возможность появления узкополосных помех в рабочей полосе частот устройства обусловлена внедрением на сети железных дорог перспективных типов электроподвижного состава с современными видами тяговых преобразователей, таких как электровозы переменного тока 2ЭС5К, ВЛ80ТК, ВЛ85, электровозы двойного питания ЭП10 и электропоезд «Сапсан».

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы и повышение помехозащищенности устройства при высоком уровне внешних узкополосных помех, воздействующих в рабочей полосе частот.

Технический результат достигается тем, что устройство для приема сигнала из рельсовой цепи, содержащее блок приема амплитудно-модулированного сигнала, вход которого является входом устройства, а выход соединен с входом блока нелинейной обработки сигнала, усилитель, с подключенным к его выходу путевым реле, согласно изобретению снабжено элементом ИЛИ и блоком спектральной обработки сигнала, вход которого подключен к выходу блока приема амплитудно-модулированного сигнала, первый и второй входы элемента ИЛИ подключены соответственно к выходу блока нелинейной обработки сигнала и выходу блока спектральной обработки, а выход элемента ИЛИ соединен с входом усилителя.

В результате анализа патентной и научно-технической информации не выявлено аналогичных устройств для приема сигнала из рельсовой цепи с вышеперечисленной совокупностью признаков, позволяющих обеспечить надежную работу и помехозащищенность устройства для приема сигнала из рельсовой цепи при большом уровне узкополосных помех в рабочей полосе частот устройства.

Таким образом, заявляемое изобретение является новым и может быть использовано в современных системах автоблокировки и электрической централизации.

Сущность изобретения поясняется фигурой 1, на которой изображена функциональная схема устройства для приема сигнала из рельсовой цепи.

На схеме показана рельсовая линия 1. В начале рельсовой линии 1 подключен генератор 2. К концу рельсовой линии 1 подключено устройство 3 для приема сигнала из рельсовой цепи, содержащее блок 4 приема амплитудно-модулированного сигнала, вход которого является входом устройства, а выход соединен с входом блока 5 нелинейной обработки сигнала, усилитель 6, с подключенным к его выходу путевым реле 7, а также элемент 9 ИЛИ и блок 8 спектральной обработки сигнала, вход которого подключен к выходу блока 4 приема амплитудно-модулированного сигнала, первый и второй входы элемента 9 ИЛИ подключены соответственно к выходу блока 5 нелинейной обработки сигнала и выходу блока 8 спектральной обработки, а выход элемента 9 ИЛИ соединен с входом усилителя.

Сигнал от генератора 2 через рельсовую линию 1 поступает на вход блока 4 приема амплитудно-модулированного сигнала. В блоке установлено устройство защиты. Оно предназначено для защиты приемника от влияния опасных напряжений, наводимых в рельсовых цепях. Выделение рабочего амплитудно-модулированного сигнала производится с помощью полосового фильтра. С помощью выходного нормирующего усилителя осуществляется регулировка чувствительности приемника (на чертеже элементы блока 4 не показаны). На выходе блока 4 из широкополосной смеси сигналов и помех, поступающей на его вход, выделяется принимаемый амплитудно-модулированный сигнал, основная энергия которого содержится в трех спектральных составляющих: центральная (несущая) частота (ЦЧ), верхняя боковая частота (ВБЧ), нижняя боковая частота (НБЧ). Выделенный сигнал поступает на входы блоков 5 нелинейной обработки сигнала и 8 спектральной обработки сигнала.

С выхода блока 4 амплитудно-модулированный сигнал поступает на входы блоков 5 и 8 соответственно нелинейной и спектральной обработки сигнала.

Блок 5 нелинейной обработки сигнала предназначен для принятия решения о состоянии рельсовой цепи в условиях действия широкополосных (шумоподобных и импульсных) помех. Алгоритм блока 5 нелинейной обработки сигнала построен на оценке амплитуды и регулярности изменения огибающей амплитудно-модулированного сигнала. В состав блока 5 нелинейной обработки сигнала (на чертеже не показано) входят: амплитудный детектор, полосовой фильтр сигнала модуляции, нормирующий усилитель сигнала модуляции и пороговый элемент.

Блок 8 спектральной обработки сигнала оптимизирован для работы в условиях мощных узкополосных (синусоидальных) помех, создаваемых перспективным электроподвижным составом с современными видами тяговых преобразователей непосредственно в полосе частот принимаемого амплитудно-модулированного сигнала.

Блок 8 спектральной обработки сигнала содержит (на чертеже не показано) три канала выделения спектральных составляющих амплитудно-модулированного сигнала рельсовой цепи тональной частоты и анализатор выходного уровня (АВУ) этих составляющих.

Выделение спектральных составляющих амплитудно-модулированного сигнала выполняется с помощью трех узкополосных каналов, настроенных на нижнюю боковую частоту (полосовой фильтр ПФ-НБЧ и амплитудный детектор АД-НБЧ), центральную частоту (полосовой фильтр ПФ-ЦЧ и амплитудный детектор АД-ЦЧ) и верхнюю боковую частоту (полосовой фильтр ПФ-ВБЧ и амплитудный детектор АД-ВБЧ) спектра сигнала.

Анализатор выходного уровня (АВУ) формирует групповую оценку уровня принимаемого сигнала рельсовой цепи тональной частоты по совокупности текущих оценок уровней его спектральных составляющих. Решение о состоянии рельсовой цепи (свободна/занята) формируется в виде логического сигнала:

- АВУ=0 - рельсовая цепь занята;

- АВУ=1 - рельсовая цепь свободна.

Для включения анализатора выходного уровня (перевода его из состояния 0 в 1) необходимо выполнение двух условий:

- уровень хотя бы двух спектральных составляющих сигнала должен превысить порог срабатывания приемника AM сигнала;

- разброс уровней хотя бы двух спектральных составляющих, превысивших порог срабатывания, должен быть не более 10%.

Одновременное выполнение этих условий возможно только в том случае, если рельсовая цепь свободна, а уровни и характеристики помех отвечают предельным условиям помехоустойчивости блока 8 спектральной обработки сигнала.

После включения анализатора выходного уровня его переход в выключенное состояние при занятии рельсовой цепи происходит тогда, когда уровень хотя бы двух из трех спектральных составляющих принимаемого AM сигнала стал ниже порога отпускания.

Логические сигналы от двух блоков (5 нелинейной обработки сигнала и 8 спектральной обработки сигнала) объединяются элементом 9 ИЛИ. Появление логического сигнала «1» на выходе элемента 9 ИЛИ вызывает появление сигнала на выходе усилителя 6 и притяжение якоря путевого реле 7. При логическом сигнале «0» на выходе элемента 9 ИЛИ сигнал на выходе усилителя пропадает, и путевое реле 7 отпускает якорь.

Таким образом, считается, что рельсовая цепь свободна, если такое решение принял хотя бы один из блоков 5 или 8 нелинейной или спектральной обработки сигнала, и рельсовая цепь занята, если оба блока 5 и 8 нелинейной и спектральной обработки сигнала фиксируют отсутствие принимаемого сигнала.

Внедрение предлагаемого устройства в системах автоблокировки и электрической централизации позволит повысить безопасность движения поездов.